Sơ đồ nguyên lýtủ bù công suất
Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý tủ điện bù công suất phản kháng
Tín hiệu dòng điện được đo thông qua biến dòng CT và tín hiệu điện áp được chuyển về bộ điều khiển PFR.
Sau đó, vi điều khiển trong bộ điều khiển PFR sẽ tính toán sự sai lệch giữa dòng điện và điện áp
–> tính ra được hệ số công suất. Do sử dụng phương pháp số nên sẽ đo được chính xác hệ số công suất ngay cả khi có sóng hài.
Bộ điều khiển được thiết kế tối ưu hóa việc điều khiển bù công suất phản kháng. Công suất bù được tính bằng cách đo liên tục công suất phản kháng của hệ thống và sau đó được bù bằng cách đóng ngắt các bộ tụ.
31
Hình 3.3 Mô tả mối quan hệ giữa các loại công
suất điện, bù công suất phản kháng.
Công suất phản kháng là công suất không sinh ra công hữu ích trong quá trính biến đổi điện năng thành dạng năng lượng khác hoặc có thể từ năng lượng điện sang chính năng lượng điện, đơn vị là VAR hay KVAR.
Yêu cầu về công suất tác dụng và công suất phản kháng phải đáp ứng đủ thì thiết bị điện mới có thể hoạt động tốt. Tổng hợp của 2 công suất này gọi là công suất biểu kiến đơn vị VA hoặc KVA. Ba loại công suất này có một mối quan hệ mật thiết với nhau:
S2 = P2 + Q2 P = S. cosϕ Q = S. sinϕ
(S là công suất biểu kiến, P là công suất tác dụng, Q là công suất phản kháng)
Hệ số cos ϕ càng lên cao thì tải sẽ tạo ra càng nhiều công, khi dùng tụ bù thì nguồn chỉ cấp một phần công suất phản kháng, phần còn lại sẽ do tụ bù thêm vào, giúp công suất tác dụng sẽ được tăng lên.
Để truyền tải tốt điện năng, dòng điện sẽ làm dây bị nóng lên, tạo ra một lượng sụt áp trên đường dây tải điện. Dòng điện tỉ lệ với công suất biểu kiến nên khi sử dụng tụ bù để bù vào phần công suất phản kháng sẽ có tác dụng làm mát và tăng hệ số công suất (cosϕ).
Tủ điện tụ bù thường gồm nhiều bước tụ, mỗi bước tụ được tắt bật bằng Contactor. Một bộ điều khiển kiểm soát hệ số công suất của mạng điện sẽ thực hiện đóng mở các Contactor qua đó làm cho hệ số công suất của cả mạng điện thay đổi.
4. Tính chọn các vật tư, thiết bị Tính toán dung lượng bù
Để chọn tụ bù cho một tải nào đó thì ta cần biết công suất (P) của tải đó và hệ số công suất (Cosφ) của tải đó :
Giả sử ta có công suất của tải là P
Hệ số công suất của tải là Cosφ1 → φ1 → tgφ1 ( trước khi bù, cosφ1 nhỏ còn tgφ1 lớn)
32
Hệ số công suất sau khi bù là Cosφ2 → φ2 → tgφ2 ( sau khi bù, cosφ2 lớn còn tgφ2 nhỏ)
Công suất phản kháng cần bù là Qb = P (tgφ1 –tgφ2 ).
Từ công suất cần bù ta chọn tụ bù cho phù hợp trong bảng catalog của nhà cung cấp tụ bù.
Ví dụ: Giả sử ta có công suất tải là P = 100 (KW).
Hệ số công suất trước khi bù là cosφ1 = 0.75 → tgφ1 = 0.88 Hệ số công suất sau khi bù là Cosφ2 = 0.95 → tgφ2 = 0.33 Vậy công suất phản kháng cần bù là Qbù = P ( tgφ1 –tgφ2 ) Qbù = 100( 0.88 – 0.33 ) = 55 (KVAr)
Từ số liệu này ta chọn tụ bù trong bảng catalogue của nhà sản xuất giả sử ta có tụ 10KVAr. Để bù đủ cho tải thì ta cần bù 6 tụ 10 KVAr tổng công suất phản kháng là 6×10=60(KVAr).
Chọnthiết bị bù
- Tụ điện: là thiết bị điện tĩnh, làm việc với dòng điện vượt trước điện áp, do đó nó có thể sinh ra công suất phản kháng Q cung cấp cho mạng. Tụ điện có nhiều ưu điểm như tổn thất công suất tác dụng bé, lắp ráp và bảo quản dễ dàng. Tụ điện chế tạo thành nhiều đơn vị nhỏ vì thế có thể tùy theo sự phát triển của phụ tải trong quá trình sản xuất mà ghép thêm tụ điện vào mạng.
- Tụ điện được sử dụng rộng rãi nhất là ở các xí nghiệp, nhà máy trung bình và nhỏ, đòi hỏi dung lượng bù không lớn lắm. Thông thường, nếu dùng dung lượng bù nhỏ hơn 5000 KVAR thì dùng tụ điện và nếu lớn hơn thì có thể dùng máy bù đồng bộ.
- Máy bù đồng bộ: Là loại động cơ làm việc ở chế độ không tải. Ở chế độ quá kích thích máy bù sản xuất ra công suất phản kháng cung cấp cho mạng và ở chế độ thiếu kích thích máy bù tiêu thụ công suất phản kháng của mạng.
Ngoài việc bù công suất phản kháng máy bù còn là thiết bị rất tốt để điều chỉnh điện áp mạng, nó thường đặt ở những điểm cần để điều chỉnh điện áp trong hệ thống điện.
ChọnContactor trong tủ tụ bù
Dòng điện định mức của Contactor trong tủ điện hạ áp thông dụng có các cấp là: 9A, 12A, 18A, 25A, 40A, 60A, 75A, 100A, 130A, 150A, 250A, 300A, 600A. Nếu đặt trong tủ điện thì dòng điện định mức phải lấy cao hơn 10% vì làm mát kém,dòng điện cho phép qua Contactor còn phải lấy cao hơn nữa trong chế độ làm việc dài hạn.
Có thể tính dòng định mức cho contactor theo công thức: I=Q/(sqrt(3).U)
Ví dụ: Nếu Q=25kVA=25000VAr, U=415V, tính ra I=35A, chọn contactor dòng Ie=50A.
Nếu Q=50000VAr, U=415V, I=69A, chọn loại 75A, hoặc 95A.
Chú ý là contactor cho tụ khác với contacto thường cho motor vì cần dòng khởi động cao hơn nhiều.